近年來,隨著切削加工條件的變化以及對高生產(chǎn)率的重視,對螺紋刀具的材料亮钩、表面處理、結(jié)構(gòu)參數(shù)等提出了更高要求扔泵。了解國外螺紋刀具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢巢驶,對于我國螺紋刀具生產(chǎn)企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品水平闭厕、積極參與市場競爭具有積極意義个滓。本文對螺紋刀具的刀具材料、表面涂層多吁、品種規(guī)格尼可、加工設(shè)備等六個方面對國外螺紋刀具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行初步探討,希望對國內(nèi)同行有所裨益将鸵。
螺紋刀具是用于加工各種內(nèi)外螺紋的專用工具勉盅,在機械加工領(lǐng)域使用廣泛,需求量大顶掉。螺紋刀具在國際刀具市場占有重要地位草娜,美國、德國痒筒、日本等發(fā)達國家的螺紋刀具銷售量約占刀具總銷售額的25%,僅次于麻花鉆(約30%)宰闰。
刀具材料
國外絕大部分工業(yè)用螺紋刀具均采用高速鋼制造,用合金工具鋼制造的螺紋刀具通常只限于家庭使用簿透。如德國GUHRING精密工具公司生產(chǎn)的絲錐82%以上采用高性能高速鋼材料制造移袍,約6%采用硬質(zhì)合金制造,約8%采用粉末冶金高速鋼制造老充;僅占絲錐總產(chǎn)量約4%的手用絲錐也大量采用普通高速鋼制造葡盗,合金工具鋼已很少使用。該公司90%以上的圓板牙采用普通高速鋼制造蚂维,其余采用高性能高速鋼制造。日本OSG公司路狮、德國EMUGE公司等著名的螺紋刀具制造商約有50%的螺紋刀具采用高速鋼制造侦广,其余50%則采用粉末冶金鈷高速鋼、硬質(zhì)合金结晒、高性能高速鋼等高性能優(yōu)質(zhì)材料制造成猴。在難加工材料、硬材料工件的螺紋加工中碎准,粉末冶金鈷高速鋼刀具材料日益受到重視陶份,其抗彎強度、耐磨性焚怨、熱硬度等性能指標可比普通含鈷高速鋼提高2~3倍武敦。但由于粉末冶金高速鋼加工成本較高撼柳,目前在螺紋刀具選材時尚不能普遍使用。
表面涂層
高速鋼螺紋刀具進行表面涂層后使义,可有效降低切削摩擦力促壕,減少刀具磨損,大大提高刀具切削性能和使用壽命(一般可提高刀具使用壽命2~3倍)燥及。目前TiN涂層及復(fù)合涂層工藝在國外螺紋刀具生產(chǎn)中已得到廣泛采用眷滤,如德國GUHRINR、EMUGE等公司的各種涂層產(chǎn)品已占其螺紋刀具產(chǎn)量的40%左右派阱。
硬度是高速鋼螺紋刀具切削性能的重要參數(shù)之一诬留。在加工螺紋過程中,會產(chǎn)生較高切削熱并傳遞給刀具贫母,從而使刀具硬度降低文兑。據(jù)有關(guān)資料介紹,當切削區(qū)溫度超過550℃后颁独,刀具的金相組織將發(fā)生變化彩届,導(dǎo)致刀具硬度快速下降;溫度每升高100℃誓酒,硬度下降幅度可達300~400HV;若刀具硬度降至59~60HRC,將基本喪失切削能力樟蠕。螺紋刀具經(jīng)涂層后其表面硬度可明顯增高:TiN涂層硬度可達2300HV以上;TiCN涂層硬度可達3000HV以上靠柑。螺紋刀具的表面涂層各具特色寨辩,并有不同的適用范圍:經(jīng)TiCN涂層的高速鋼螺紋刀具硬度較高,可達到與未涂層硬質(zhì)合金刀具相當?shù)那邢餍阅芗弑淮送饷夷谀承┣邢鲌龊希琓iCN涂層高速鋼絲錐與未涂層硬質(zhì)合金刀具相比具有費用較低的優(yōu)勢众桨。用TiCN涂層絲錐攻削黃銅板或鑄鋁工件時显瞒,刀具使用壽命可提高10倍以上;用TiAlN涂層絲錐攻削灰鑄鐵或過共析鋁合金工件時宪凹,刀具使用壽命可提高4倍以上朦盲。與TiN涂層相比,TiAIN涂層可使刀具具有更高硬度和更好的抗氧化性能举么,因此TiAIN涂層刀具更適合用于高速切削加工结款。
品種規(guī)格
為適應(yīng)不同材料、不同型式考瘪、不同精度的螺紋加工需要昼薯,國外螺紋刀具制造商不斷改進刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù),開發(fā)出大量新產(chǎn)品悯歇。以絲錐為例彪珠,就有可改變切屑排出方向的帶刃傾角絲錐质法、螺旋槽絲錐、不產(chǎn)生切屑的擠壓絲錐恨溜、可噴屑或帶內(nèi)冷卻功能的中心帶孔絲錐符衔、具有容屑功能的內(nèi)容屑絲錐、具有防折斷功能的帶六角頸絲錐糟袁、高精度拉削絲錐判族、帶導(dǎo)柱絲錐、前端帶鉆鉸刃的組合絲錐等项戴,品種繁多形帮,功能各異。其中僅帶冷卻液輸入孔的絲錐就有20多個品種周叮,最小規(guī)格僅為φ3mm.此類絲錐使用時辩撑,冷卻潤滑劑通過冷卻孔直接噴向切削區(qū),通過降低切削區(qū)溫度仿耽,可有效防止刀瘤的形成合冀,同時便于切屑隨冷卻液從容屑槽中排出;由于切屑被冷卻项贺,可降低對工件的溫度影響君躺,改善被加工表面質(zhì)量。用此類絲錐加工難切削材料开缎,絲錐使用壽命可提高一倍以上痹埠。據(jù)1998年EMUGE公司產(chǎn)品樣本統(tǒng)計,EMUGE公司的螺紋刀具品種規(guī)格總數(shù)近10萬個妙帆,僅M6絲錐的品種(不同材料仙尔、不同型式)和規(guī)格(不同螺距、外形尺寸)就有200多個兵雪,M6板牙的品種規(guī)格有50多個编撵。國外制造的不同結(jié)構(gòu)絲錐的數(shù)量構(gòu)成比大約為:直槽30%,螺旋槽40%,螺尖20%,擠壓10%。
發(fā)達國家不僅重視開發(fā)螺紋刀具新產(chǎn)品晒茁,同時大力研究開發(fā)螺紋加工新工藝易仍,如:①利用雙輥子法滾壓加工錐形、梯形(包括多頭)螺紋和特殊螺紋于箩;②采用軸向滾絲頭和自動滾絲機在壁厚0.8~3mm的空心毛坯上自動滾壓M5~M60外螺紋砖伴;③高效率望泪、高精度判嘀、多功能MC行星絲錐,可由加工中心三軸同時控制加工宾芥,同一螺距的絲錐可加工不同直徑的螺紋侣夷,切屑細小横朋,易于排除,加工尺寸的調(diào)整可由NC程序自動進行百拓。
加工設(shè)備
隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用琴锭,近十年來國外螺紋刀具制造技術(shù)與裝備水平發(fā)生了巨大變革和提高。如絲錐制造已廣泛采用整體磨削工藝衙传,利用高速磨?决帖、高壓冷卻、自動操作及自動上下料等先進工藝手段使絲錐外形一次成型蓖捶,生產(chǎn)效率大幅度提高地回。德國JUNKER公司生產(chǎn)的快速點磨削式外圓磨床采用立方氮化硼(CBN)砂輪,僅需6秒鐘即可完成包括絲錐頂尖俊鱼、刃部刻像、頸部、柄部的一次磨削成型(如需磨方頭并闲,只需增加0.5秒即可完成)细睡。該公司還生產(chǎn)可磨溝、磨刃傾角帝火、磨螺紋的高速簿馍、高效NC、CNC磨床届辽,其中520CNC磨床加工一個M10絲錐的螺紋僅需20秒鐘锹肾。瑞士REISHAVER生產(chǎn)的RGB25CNC螺紋磨床既可在機床上直接編程加工各種絲錐,也可與設(shè)計中心的計算機聯(lián)接映贞,根據(jù)設(shè)計中心的指令加工各種絲錐奥泛,大大提高了“小批量、多品種裁堤、短周期”的柔性生產(chǎn)能力虫弓,供貨周期一般僅為一個星期,特殊刀具最快可在2~3天內(nèi)交貨灵吃。日本OSG公司擁有數(shù)十臺德國JUNKER公司制造的絲錐螺紋磨床抛伏;德國EMUGE公司擁有瑞士REISHAVER公司制造的14臺GBA機床和多臺RGB2510機床。國外螺紋刀具制造商一方面十分重視在關(guān)鍵工序上重點引進加工效率高灵界、自動化程度高及本國缺少的高精尖設(shè)備(一般占全部設(shè)備的3%~5%)鳍泥;另一方面強調(diào)立足自身,依靠技術(shù)進步溉委,開發(fā)具有獨自特色的工藝裝備鹃唯。通過研制開發(fā)高效專用設(shè)備,將計算機技術(shù)應(yīng)用于專用設(shè)備,提高專用設(shè)備的自動化程度坡慌,滿足操作簡單黔酥、調(diào)整方便、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的要求洪橘,同時最大限度地發(fā)揮引進設(shè)備的效能跪者,使國外不少螺紋刀具制造商的工藝水平和裝備水平達到世界一流。如日本OSG公司的自制專用設(shè)備占全部設(shè)備的約60%,可很好滿足開發(fā)新產(chǎn)品的特殊需要熄求。
產(chǎn)品質(zhì)量
國外螺紋刀具制造商非常重視產(chǎn)品質(zhì)量渣玲,將不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量作為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。為保證產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性弟晚,大量采用先進的加工設(shè)備和加工工藝柜蜈。如對絲錐毛坯先熱處理后成型,以消除冷熱加工產(chǎn)生的變形指巡,保證產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量淑履;采用先進的檢測手段,輔以計算機數(shù)據(jù)處理溜屡,使產(chǎn)品檢測準確泽中、方便栅洁、直觀;不斷進行產(chǎn)品性能試驗,建立切削數(shù)據(jù)庫沪翔,及時向用戶提供準確褥蚯、完整的切削數(shù)據(jù)桦溃,保證用戶獲得最佳效益浙辫。此外,國外螺紋刀具制造商的產(chǎn)品樣本迂溉,對于如何根據(jù)不同的被加工材料確定絲錐結(jié)構(gòu)型式羡逃、切削參數(shù)、冷卻液的選用等都有詳盡介紹狡舞,以幫助用戶進行選擇和使用硬白;產(chǎn)品標記一般采用激光刻印,美觀骇另、清晰畴栖;產(chǎn)品包裝也各具特色,讓用戶一目了然八千。保證產(chǎn)品從里到外全方位的高質(zhì)量是國外螺紋刀具制造商贏得市場的重要法寶之一吗讶。
營銷技術(shù)
在市場競爭不斷加劇的今天,國外螺紋刀具制造商將產(chǎn)品營銷方式作為重要的技術(shù)訣竅恋捆,營銷工作受到高度重視照皆。國外廠商把為用戶提供最佳服務(wù)扛门、最大限度地滿足用戶需要視為企業(yè)生存發(fā)展的首要條件,將建設(shè)強有力的售后服務(wù)系統(tǒng)作為占領(lǐng)市場的重要法寶纵寝,因此非常重視建立技術(shù)水平高、服務(wù)力量雄厚的營銷隊伍星立,其數(shù)量一般占企業(yè)人數(shù)的10%左右爽茴,其中銷售工程師占60%以上。銷售服務(wù)人員面向市場绰垂,直接與用戶見面室奏,根據(jù)用戶的不同需要提供不同材質(zhì)的螺紋刀具和各種切削刃幾何參數(shù),盡量滿足用戶切削高質(zhì)量螺紋劲装、獲得最佳經(jīng)濟效益的需求胧沫。國外制造商還十分重視價格競爭以及客戶購買心理研究,將制定動態(tài)的價格政策作為營銷的有效手段卢女。德國智础、日本的螺紋刀具制造商的產(chǎn)品價目本印刷得與產(chǎn)品樣本一樣精美而詳細,根據(jù)用戶希望購買價廉物美產(chǎn)品的心理留绞,價目本上的產(chǎn)品報價通常較高且每年按3%~5%的比例增加助安,但實際成交時給予客戶的折扣總是讓客戶覺得物超所值。
進入21世紀后哩啼,高速切削技術(shù)及工廠自動化莽裤、智能化加工技術(shù)的發(fā)展對螺紋刀具提出了更高要求。國外目前已批量生產(chǎn)主軸轉(zhuǎn)速達2000~3500r/min的加工中心馒易,但配套刀具的切削能力尚不能滿足這些先進設(shè)備的要求店烛。因此,必須加快對螺紋刀具(包括刀具材料砖军、結(jié)構(gòu)型式辱甫、幾何參數(shù)等)的研制和開發(fā),使“每一把刀具都調(diào)整到適用于每一個具體加工對象”.應(yīng)特別重視對超硬刀具材料及刀具表面涂層技術(shù)的開發(fā)蒋令,改善螺紋刀具的切削性能锅锨,提高其使用壽命,以滿足高速切削的需要恋沃。工廠自動化和無人化加工要求刀具產(chǎn)品除具有較高的可靠性必搞、較長的刀具壽命和良好的排屑結(jié)構(gòu)外,還必須具有較高的質(zhì)量穩(wěn)定性和切削刃重復(fù)精度囊咏。此外恕洲,為適應(yīng)機械制造業(yè)未來發(fā)展的需要,還必須開發(fā)螺紋刀具識別系統(tǒng)梅割、在線監(jiān)控系統(tǒng)及刀具運輸霜第、刃磨葛家、調(diào)整等全方位管理系統(tǒng)。
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